k8s初体验

什么是k8s

Kubernetes 是一个开源的容器编排引擎，用来对容器化应用进行自动化部署、 扩缩和管理。

为什么需要k8s

通过现代的 Web 服务，用户希望应用程序能够 24/7 全天候使用，开发人员希望每天可以多次发布部署新版本的应用程序。 容器化可以帮助软件包达成这些目标，使应用程序能够以简单快速的方式发布和更新，而无需停机。Kubernetes 帮助你确保这些容器化的应用程序在你想要的时间和地点运行，并帮助应用程序找到它们需要的资源和工具。Kubernetes 是一个可用于生产的开源平台，根据 Google 容器集群方面积累的经验，以及来自社区的最佳实践而设计。

k8s的使用

使用 Minikube 创建集群

minikube start 时因为国内墙问题会有start失败的情况，自行百度

一个 Kubernetes 集群包含两种类型的资源:

• Master 调度整个集群。 Master 协调集群中的所有活动，例如调度应用、维护应用的所需状态、应用扩容以及推出新的更新。
• Nodes 负责运行应用。Node 是一个虚拟机或者物理机，它在 Kubernetes 集群中充当工作机器的角色

1. minikube version - 确定minikube已经安装 https://minikube.sigs.k8s.io/docs/start/
2. minikube start - 启动minikube
3. kubectl version - 确定kubectl已安装
4. kubectl cluster-info - 查看集群详细信息
5. kubectl get nodes - 查看集群中的节点

使用 kubectl 创建 Deployment

一旦运行了 Kubernetes 集群，就可以在其上部署容器化应用程序。 为此，你需要创建 Kubernetes Deployment 配置。Deployment 指挥 Kubernetes 如何创建和更新应用程序的实例。创建 Deployment 后，Kubernetes master 将应用程序实例调度到集群中的各个节点上。

1. kubectl version - 确定kubectl已安装
2. kubectl get nodes - 查看集群中的节点
3. kubectl create deployment deployment-name –image=deployment-image
4. kubectl get deployments - 列出所有deployment
5. kubectl proxy - 代理api出来使得能够被访问

查看 pod 和工作节点

在创建 Deployment 时, Kubernetes 添加了一个 Pod 来托管你的应用实例。Pod 是 Kubernetes 抽象出来的，表示一组一个或多个应用程序容器（如 Docker），以及这些容器的一些共享资源。这些资源包括:

• 共享存储，当作卷
• 网络，作为唯一的集群 IP 地址
• 有关每个容器如何运行的信息，例如容器镜像版本或要使用的特定端口。

一个 pod 总是运行在 工作节点。工作节点是 Kubernetes 中的参与计算的机器，可以是虚拟机或物理计算机，具体取决于集群。每个工作节点由主节点管理。工作节点可以有多个 pod ，Kubernetes 主节点会自动处理在集群中的工作节点上调度 pod 。 主节点的自动调度考量了每个工作节点上的可用资源。

每个 Kubernetes 工作节点至少运行:

• Kubelet，负责 Kubernetes 主节点和工作节点之间通信的过程; 它管理 Pod 和机器上运行的容器。
• 容器运行时（如 Docker）负责从仓库中提取容器镜像，解压缩容器以及运行应用程序。

使用 kubectl 进行故障排除。 最常见的操作可以使用以下 kubectl 命令来获取有关已部署的应用程序及其环境的信息：

• kubectl get - 列出资源
• kubectl describe - 显示有关资源的详细信息
• kubectl logs - 打印 pod 和其中容器的日志
• kubectl exec - 在 pod 中的容器上执行命令

详细的命令示例

$ kubectl get pods
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb   1/1     Running   0          2m46s

$ kubectl describe pods
Name:         kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb
Namespace:    default
Priority:     0
Node:         minikube/10.0.0.30
Start Time:   Sun, 26 Feb 2023 10:22:42 +0000
Labels:       app=kubernetes-bootcamp
              pod-template-hash=fb5c67579
Annotations:  <none>
Status:       Running
.......................

$ export POD_NAME=$(kubectl get pods -o go-template --template '{{range .items}}{{.metadata.name}}{{"\n"}}{{end}}')
$ echo Name of the Pod: $POD_NAME
Name of the Pod: kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb    @ 实际是就是pod的name

$ curl http://localhost:8001/api/v1/namespaces/default/pods/$POD_NAME/proxy/
Hello Kubernetes bootcamp! | Running on: kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb | v=1
$ kubectl logs $POD_NAME
Kubernetes Bootcamp App Started At: 2023-02-26T10:22:44.413Z | Running On:  kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb 

Running On: kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb | Total Requests: 1 | App Uptime: 2260.095 seconds | Log Time: 2023-02-26T11:00:24.509Z

$ kubectl exec $POD_NAME -- env # 类似docker exec  容器 命令 
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
HOSTNAME=kubernetes-bootcamp-fb5c67579-4whtb
KUBERNETES_SERVICE_PORT=443
KUBERNETES_SERVICE_PORT_HTTPS=443
KUBERNETES_PORT=tcp://10.96.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP=tcp://10.96.0.1:443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PROTO=tcp
KUBERNETES_PORT_443_TCP_PORT=443
KUBERNETES_PORT_443_TCP_ADDR=10.96.0.1
KUBERNETES_SERVICE_HOST=10.96.0.1
NPM_CONFIG_LOGLEVEL=info
NODE_VERSION=6.3.1
HOME=/root

$ kubectl exec -ti $POD_NAME -- bash # 以交互式执行命令执行的bash即进入命令行...

使用 Service 暴露你的应用

Kubernetes Pod 是转瞬即逝的。 Pod 实际上拥有 生命周期。 当一个工作 Node 挂掉后, 在 Node 上运行的 Pod 也会消亡。 ReplicaSet 会自动地通过创建新的 Pod 驱动集群回到目标状态，以保证应用程序正常运行。 换一个例子，考虑一个具有3个副本数的用作图像处理的后端程序。这些副本是可替换的; 前端系统不应该关心后端副本，即使 Pod 丢失或重新创建。也就是说，Kubernetes 集群中的每个 Pod (即使是在同一个 Node 上的 Pod )都有一个唯一的 IP 地址，因此需要一种方法自动协调 Pod 之间的变更，以便应用程序保持运行。

Kubernetes 中的服务(Service)是一种抽象概念，它定义了 Pod 的逻辑集和访问 Pod 的协议。Service 使从属 Pod 之间的松耦合成为可能。 和其他 Kubernetes 对象一样, Service 用 YAML (更推荐) 或者 JSON 来定义. Service 下的一组 Pod 通常由 LabelSelector (请参阅下面的说明为什么你可能想要一个 spec 中不包含selector的服务)来标记。

尽管每个 Pod 都有一个唯一的 IP 地址，但是如果没有 Service ，这些 IP 不会暴露在集群外部。Service 允许你的应用程序接收流量。Service 也可以用在 ServiceSpec 标记type的方式暴露

• ClusterIP (默认) - 在集群的内部 IP 上公开 Service 。这种类型使得 Service 只能从集群内访问。
• NodePort - 使用 NAT 在集群中每个选定 Node 的相同端口上公开 Service 。使用<NodeIP>:<NodePort> 从集群外部访问 Service。是 ClusterIP 的超集。
• LoadBalancer - 在当前云中创建一个外部负载均衡器(如果支持的话)，并为 Service 分配一个固定的外部IP。是 NodePort 的超集。
• ExternalName - 通过返回带有该名称的 CNAME 记录，使用任意名称(由 spec 中的externalName指定)公开 Service。不使用代理。这种类型需要kube-dns的v1.7或更高版本。

另外，需要注意的是有一些 Service 的用例没有在 spec 中定义selector。 一个没有selector创建的 Service 也不会创建相应的端点对象。这允许用户手动将服务映射到特定的端点。没有 selector 的另一种可能是你严格使用type: ExternalName来标记。

Service 和 Label

Service 通过一组 Pod 路由通信。Service 是一种抽象，它允许 Pod 死亡并在 Kubernetes 中复制，而不会影响应用程序。在依赖的 Pod (如应用程序中的前端和后端组件)之间进行发现和路由是由Kubernetes Service 处理的。

Service 匹配一组 Pod 是使用 标签(Label)和选择器(Selector), 它们是允许对 Kubernetes 中的对象进行逻辑操作的一种分组原语。标签(Label)是附加在对象上的键/值对，可以以多种方式使用:

• 指定用于开发，测试和生产的对象
• 嵌入版本标签
• 使用 Label 将对象进行分类

1. kubectl get pods - 列出存在的pods
2. kubectl get services/svc - 列出存在的service
3. kubectl expose (-f FILENAME | TYPE NAME) [–port=port]
   [–protocol=TCP|UDP|SCTP] [–target-port=number-or-name] [–name=name]
   [–external-ip=external-ip-of-service] [–type=type] [options] - 创建新服务并将其暴露给外部流量
4. kubectl describe services/服务名 - 查看服务的详情
5. curl $(minikube ip):$NODE_PORT 请求 这里的ip是哪个ip呢，node上面？应该是service上面
6. kubectl describe deployment - deployment的详细内容
7. 通过 -l app=xxxx 来筛选指定标签的内容 pods or svc 等等
8. kubectl label pods $POD_NAME version=v1 - 要应用新标签，我们使用 label 命令，后跟对象类型、对象名称和新标签 我们便可以在对象详情的labels部分看见 version=v1

运行应用程序的多个实例

Deployment 仅为跑这个应用程序创建了一个 Pod。 当流量增加时，我们需要扩容应用程序满足用户需求。

扩缩 是通过改变 Deployment 中的副本数量来实现的。

扩展 Deployment 将创建新的 Pods，并将资源调度请求分配到有可用资源的节点上，收缩 会将 Pods 数量减少至所需的状态。Kubernetes 还支持 Pods 的自动缩放，。将 Pods 数量收缩到0也是可以的，但这会终止 Deployment 上所有已经部署的 Pods。

运行应用程序的多个实例需要在它们之间分配流量。服务 (Service)有一种负载均衡器类型，可以将网络流量均衡分配到外部可访问的 Pods 上。服务将会一直通过端点来监视 Pods 的运行，保证流量只分配到可用的 Pods 上。

1. kubectl get deployments - 列出 deployments
2. kubectl get rs查看 Deployment 创建的 ReplicaSet ReplicaSet的名字为 [DEPLOYMENT-NAME]-[RANDOM-STRING] 随机字符串使用pod-template-hash作为随机数种子
3. kubectl scale deployment type –replicas=4 使用 kubectl scale 命令扩展副本，然后是部署类型、名称和所需的实例数 通过设置实例数来增加/减少pod数量

$ kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   1/1     1            1           24s
$ kubectl get rs
NAME                            DESIRED   CURRENT   READY   AGE
kubernetes-bootcamp-fb5c67579   1         1         1       110s
$ kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=4
deployment.apps/kubernetes-bootcamp scaled
$ kubectl scale deployments/kubernetes-bootcamp --replicas=4
deployment.apps/kubernetes-bootcamp scaled
$ kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   4/4     4            4           10m
$ kubectl get pods -o wide
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE   IP           NODE       NOMINATED NODE   READINESS GATES
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-bfp5g   1/1     Running   0          89s   172.18.0.9   minikube   <none>           <none>
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-c7h8c   1/1     Running   0          89s   172.18.0.7   minikube   <none>           <none>
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-dmksw   1/1     Running   0          89s   172.18.0.8   minikube   <none>           <none>
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-v5zx5   1/1     Running   0          10m   172.18.0.3   minikube   <none>           <none>
$ kubectl describe deployments/kubernetes-bootcamp
Name:                   kubernetes-bootcamp
Namespace:              default
CreationTimestamp:      Sun, 26 Feb 2023 12:00:22 +0000
Labels:                 app=kubernetes-bootcamp
Annotations:            deployment.kubernetes.io/revision: 1
Selector:               app=kubernetes-bootcamp
Replicas:               4 desired | 4 updated | 4 total | 4 available | 0 unavailable
StrategyType:           RollingUpdate
MinReadySeconds:        0
RollingUpdateStrategy:  25% max unavailable, 25% max surge
Pod Template:
  Labels:  app=kubernetes-bootcamp
  Containers:
   kubernetes-bootcamp:
    Image:        gcr.io/google-samples/kubernetes-bootcamp:v1
    Port:         8080/TCP
    Host Port:    0/TCP
    Environment:  <none>
    Mounts:       <none>
  Volumes:        <none>
Conditions:
  Type           Status  Reason
  ----           ------  ------
  Progressing    True    NewReplicaSetAvailable
  Available      True    MinimumReplicasAvailable
OldReplicaSets:  <none>
NewReplicaSet:   kubernetes-bootcamp-fb5c67579 (4/4 replicas created)
Events:
  Type    Reason             Age   From                   Message
  ----    ------             ----  ----                   -------
  Normal  ScalingReplicaSet  10m   deployment-controller  Scaled up replica set kubernetes-bootcamp-fb5c67579 to 1
  Normal  ScalingReplicaSet  101s  deployment-controller  Scaled up replica set kubernetes-bootcamp-fb5c67579 to 4

执行滚动更新

用户希望应用程序始终可用，而开发人员则需要每天多次部署它们的新版本。在 Kubernetes 中，这些是通过滚动更新（Rolling Updates）完成的。 滚动更新 允许通过使用新的实例逐步更新 Pod 实例，零停机进行 Deployment 更新。新的 Pod 将在具有可用资源的节点上进行调度。在 Kubernetes 中，更新是经过版本控制的，任何 Deployment 更新都可以恢复到以前的（稳定）版本。

滚动更新允许以下操作：

• 将应用程序从一个环境提升到另一个环境（通过容器镜像更新）
• 回滚到以前的版本
• 持续集成和持续交付应用程序，无需停机

1. kubectl get deployments - 获取deployment
2. kubectl get pods - 获取pods
3. kubectl set image deployments/kubernetes-bootcamp kubernetes-bootcamp=jocatalin/kubernetes-bootcamp:v2 设置deployments/kubernetes-bootcamp的镜像 —> 更新镜像 会自己升级
4. kubectl describe pods - 查看应用的版本
5. kubectl rollout status deployments/kubernetes-bootcamp - 还可以通过运行 rollout status 命令来确认更新
6. kubectl rollout undo deployments/kubernetes-bootcamp - 要将部署回滚到上一个工作版本，请使用 rollout undo 命令：

$ kubectl get deployments
NAME                  READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
kubernetes-bootcamp   4/4     4            4           36s
$ kubectl get pods
NAME                                  READY   STATUS    RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-8k8n2   1/1     Running   0          26s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-8mpqr   1/1     Running   0          26s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-fw2wj   1/1     Running   0          26s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-hnk24   1/1     Running   0          26s
$ kubectl set image deployments/kubernetes-bootcamp kubernetes-bootcamp=jocatalin/kubernetes-bootcamp:v2
deployment.apps/kubernetes-bootcamp image updated
$ kubectl get pods
NAME                                   READY   STATUS              RESTARTS   AGE
kubernetes-bootcamp-7d44784b7c-9pb8f   0/1     ContainerCreating   0          1s
kubernetes-bootcamp-7d44784b7c-fgxlb   1/1     Running             0          4s
kubernetes-bootcamp-7d44784b7c-lfskb   1/1     Running             0          4s
kubernetes-bootcamp-7d44784b7c-v95wl   0/1     ContainerCreating   0          1s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-8k8n2    1/1     Terminating         0          42s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-8mpqr    1/1     Terminating         0          42s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-fw2wj    1/1     Terminating         0          42s
kubernetes-bootcamp-fb5c67579-hnk24    1/1     Running             0          42s

k8s配置

在 Kubernetes 中，为 docker 容器设置环境变量有几种不同的方式，比如： Dockerfile、kubernetes.yml、Kubernetes ConfigMaps、和 Kubernetes Secrets。